Ultraschnelle nichtlineare optische Antwort metallischer Nanostrukturen: Kollektive Effekte und Hybrid-Material

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Linden
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 223324884

Partikel-Plasmonen sind kollektive Anregung der Leitungsbandelektronen in metallischen Nanostrukturen. Sie bestimmen maßgeblich die optischen Eigenschaften der metallischen Nanostrukturen im nahinfraroten und im sichtbaren Spektralbereich. Die Anregung von Partikel-Plasmonen mit ultraschnellen Lichtimpulsen kann zu einer raumzeitlichen Konzentration des elektromagnetischen Feldes in der Nähe der metallischen Nanostruktur führen. Die Lichtintensität in dieses „hot spots“ übertrifft die eingestrahlte Lichtintensität oftmals um Größenordnungen. In diesem Projekt soll die ultraschnelle nichtlineare optische Antwort von metallischen Nanostrukturen untersucht werden. Hierbei werden wir uns auf zwei Aspekte konzentrieren. Das erste Teilprojekt beschäftigt sich mit kollektiven Effekten in periodischen Metallpartikel-Feldern und komplexen metallischen Nanostrukturen, die mehrere eng benachbarte Partikel enthalten. Wir wollen hier untersuchen, wie die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen den Partikeln die nichtlineare optische Antwort des Ensembles modifiziert. Das zweite Teilprojekt widmet sich hybriden nichtlinearen optischen Materialien, die aus einer metallischen Nanostruktur und einem dielektrischen nichtlinearen Nanopartikel bestehen. Wir wollen hier die „hot spots“ der metallischen Nanostruktur mit der starken nichtlinearen optischen Suszeptibilität des dielektrischen Nanopartikels kombinieren um selbst bei moderaten Pulsintensitäten noch eine starke nichtlineare optische Antwort zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1391: Ultrafast Nanooptics
• Großgeräte: Triple grating imaging spectrograph
• Gerätegruppe: 1820 Nah-Infrarot-Spektralphotometer